单组分阴离子型水性聚氨酯耐水性的研究进展

单组分阴离子型水性聚氨醇耐水性的研究进展ＺＨＡＮＪｆＥ２ＤＤ６，２７（３）

单组分阴离子型水性聚氨酯耐水性的研究进展

南博华１，郑水蓉１，孙曼灵１，王红丽２，郑高峰１

（１．西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安７１００７２；２．秦岭中学，陕西兴平７１３１０７）

摘要：阐述了影响阴离子型水性聚氨酯耐水性的因素，介绍了利用丙烯酸酯、环氧树脂、硅油改性等方法以改善耐水性的研究进展。

关键词：阴离子；水性聚氨酯；耐水性；单组分

中图分类号：ＴＱ３２２．４＋４文献标识码：Ａ文章编号：１００１—５９２２（２００６）０３—００４０—０４

聚氨酯（Ｐｕ）因其具有良好的物理力学性能、耐水性、优异的耐寒性、耐碱性、弹性等，在各个行业领域都有广泛的使用。但是水性聚氨酯（ｗＢＰｕ）由于在其分散过程中，为使树脂具有足够的分散性，引入了大量的亲水性基团，从而导致吸水性增大，树脂的耐水性能变差。ＷＢＰＵ的吸水机理是水分子在聚合物中的渗入和扩散，并与极性基团缔和，由于水分子的作用而削弱了树脂分子间的相互作用，分子间距离增大，导致树脂溶胀，甚至溶解。因此，Ｐｕ吸水时，很快达到一个峰值，接着就发生溶胀或溶解。要提高ｗＢＰｕ乳胶膜的耐水性，一种方法是利用耐水性较好的树脂对其进行改性，另一种方法是均衡耐水性的各种因素。本文从改善ｗＢＰＵ耐水性的目的出发，阐述了利用丙烯酸酯（ＰＡ）、环氧树脂（ＥＰ）及有机硅进行改性提高ｗＢＰｕ的耐水性的研究进展。

１影响耐水性的因素

影响ｗＢＰＵ乳胶膜耐水性因素较多，主要有二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ）含量、预聚体中ＮＣ０／０Ｈ比、醚键含量及聚合物中交联密度、乳液粒径等¨。１。

１．１ＤＭＰＡ含量对ＷＢＰＵ乳胶膜耐水性的影响

在阴离子型ｗＢＰＵ的制备过程中，由于羧基（ｃＯＯＨ）具有良好的乳化性能，常作为亲水基团以化学反应的方式被引入Ｐｕ分子链中。与常规的磺酸类乳化剂相比，这种乳化剂在交联反应过程中与Ｐｕ分子链形成一个整体，可以解决乳化剂因迁移到膜表面而影响其性能∞ｏ的问题。

制备时用ＤＭＰＡ引入亲水基团Ｃ００Ｈ，以碱为中和剂与之生成盐。该基团有很强的极性，易和水形成氢键，使聚合物在水中易于分散，形成乳液。２ｊ。随着Ｃ００Ｈ的增加，Ｐｕ链上的Ｃ００Ｈ含量增加，固化膜的吸水性增大。

合成ｗＢＰｕ的过程中，ＤＭＰＡ含量越高，生成的预聚物越容易在去离子水中分散，所形成的乳液粒径越小，越稳定，同时，乳液涂膜的耐水性有所下降ＨＪ。ＤＭＰＡ含量减少，Ｐｕ

收稿日期：２００５一１２—０７

作者简介：南博华（１９８０一），男，西北工业大学在读硕士，主要研究方向为环保型聚氨酯防水涂料。

?４０?离聚体的结晶度增加”ｊ，耐水性相应提高。综合考虑到乳液的稳定性、成膜性和乳液涂膜的耐水性，ＤＭＰＡ含量以７．５％为宜‘６Ｉ。．

１．２ＮＣＯ／ＯＨ比例（Ｒ值）对ＷＢＰＵ乳胶膜耐水性的影响Ｒ值对油性Ｐｕ涂膜的物理力学性能影响较大，而对乳液涂膜的耐水性也有一定的影响。随着Ｒ值的增大，乳液外观由透明变为半透明进而变为不透明，ｗＢＰｕ涂膜耐水性下降¨Ｊ。这是由于Ｒ值增大，Ｐｕ预聚物中残留的ＮｃＯ基含量增大，乳化时与水、胺类中和剂或扩链剂反应生成的脲键增多，脲键含有２个Ｎ原子，氨基甲酸酯键含有１个Ｎ原子，因此，脲键与水分子形成的三维氢键作用力比氨基甲酸酯大，从而导致乳液涂膜的耐水性下降。

但是对于以二元醇为扩链剂的ｗＢＰｕ，Ｒ值的影响又不尽相同。以二元醇为扩链剂的ｗＢＰｕ，在其他条件保持不变的前提下，吸水性随Ｒ值的增大而减小哺Ｊ。从结构上看，这是由于随着Ｒ值的增大，链段中疏水性的苯环含量增大，而亲水性基团的含量相应减小，因而吸水性降低而耐水性提高。

不管以二元胺还是以二元醇为扩链剂的ｗＢＰｕ，Ｒ值过大，Ｐｕ预聚物中含有的ＮＣ０基过多，都会使反应生成具有交联结构的聚合物，使得Ｐｕ乳液乳化困难，乳液粒径增大，贮存稳定性下降；但Ｒ值过低时涂膜干后发黏，因此选用Ｒ值为１．３—１．５较好。

１．３醚键（一Ｏ一）含量对ＷＢＰＵ乳胶膜耐水性的影响对于聚醚型ｗＢＰｕ来说，醚键也是影响耐水性的一个关键因素。因为一０一也是亲水基团，结合水的能力强，易与水形成氢键，对ｗＢＰｕ吸水性的影响较大。９１。

随着聚醚二元醇分子质量的增大，涂膜的吸水性逐渐增大，这可能是因为一０一增多，使得吸水性增大；另外分子链柔顺性增大，易于运动，从而使水与聚醚链段中的亲水基团接触机会增加，也使得吸水性增大。在这２个因素的共同作用下，使得乳液涂膜的吸水性随着聚醚二元醇分子质量的变化比较明显¨…。增大ＷＢＰｕ中的交联密度也是改善耐水性

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